(57)【要約】  ベースプレートと、このベースプレートの表面から突出するガセットプレートと隅肉溶接部とを備えるこの面外ガセット溶接継手の製作方法では、前記ガセットプレートの長手方向の端部の板幅方向の一端を板幅ｗの方向に切欠いて、切欠き部を形成し；前記ベースプレートの表面に前記ガセットプレートを配置し、前記ガセットプレート側の予定脚長ｄ２が切欠き高さａ以上になるように隅肉溶接を行って、前記ガセットプレート側の脚長ｄ２’が、前記ガセットプレートの板厚ｔ２の１／３以上であり、かつこの脚長ｄ２’と前記ベースプレート側の脚長ｄ１’と溶け込み長さｘ’と溶け込み角度θ’とがｘ’＋ｄ１’＞ｄ２’／ｓｉｎθ’を満足する前記隅肉溶接部を形成し；前記隅肉溶接部のうち、少なくとも回し溶接部の前記ベースプレート側の溶接止端部に疲労特性を改善させる打撃処理を施す。
2011024784.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースプレートと、このベースプレートの表面から突出するガセットプレートと隅肉溶接部とを備える面外ガセット溶接継手の製作方法であって、
前記ガセットプレートの長手方向の端部の板幅方向の一端を板幅ｗの方向に切欠いて、切欠き高さａと切欠き長さｘと８０°以下の切欠き角度θとを有する切欠き部を形成し；
前記切欠き部を有する前記ガセットプレートの前記板幅ｗの方向の端面と前記ベースプレートの表面とが対向するように前記ガセットプレートを配置し、前記ガセットプレート側の予定脚長ｄ２が前記切欠き高さａ以上になるように隅肉溶接を行って、前記ガセットプレート側の脚長ｄ２’が、前記ガセットプレートの板厚ｔ２の１／３以上であり、かつこの脚長ｄ２’と前記ベースプレート側の脚長ｄ１’と溶け込み長さｘ’と溶け込み角度θ’とがｘ’＋ｄ１’＞ｄ２’／ｓｉｎθ’を満足する前記隅肉溶接部を形成し；
前記隅肉溶接部のうち、少なくとも回し溶接部の前記ベースプレート側の溶接止端部に打撃処理を施す；
ことを特徴とする面外ガセット溶接継手の製作方法。
【請求項２】
前記切欠き角度θが、４５°以上７５°以下であることを特徴とする請求項１に記載の面外ガセット溶接継手の製作方法。
【請求項３】
ベースプレートと、このベースプレートの表面から突出するガセットプレートと、隅肉溶接部とを備える面外ガセット溶接継手であって、
前記隅肉溶接部では、前記ガセットプレート側の脚長ｄ２’が、前記ガセットプレートの板厚ｔ２の１／３以上であり、かつこの脚長ｄ２’と前記ベースプレート側の脚長ｄ１’と溶け込み長さｘ’と溶け込み角度θ’とが、ｘ’＋ｄ１’＞ｄ２’／ｓｉｎθ’を満足し、かつ、前記隅肉溶接部のうち、少なくとも回し溶接部の前記ベースプレート側の溶接止端部に打撃処理痕が形成されている
ことを特徴とする面外ガセット溶接継手。
【請求項４】
前記溶け込み角度θ’が３０°以上７５°以下であることを特徴とする請求項３に記載の面外ガセット溶接継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、隅肉溶接により２つの板部材を溶接した面外ガセット溶接継手およびその製作方法に関する。特に、疲労特性に優れた面外ガセット溶接継手及びその製作方法に関する。
本願は、２００９年８月２４日に、日本に出願された特願２００９−１９３２０１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
構造体の板部材を補剛したり、あるいはこの構造体の板部材を他の部材（例えば、他の板部材）に取りつけたりするために、構造体の板部材には、付属金物として、板部材の板面から突出するように別の板部材が隅肉溶接して取り付けられ、面外ガセット溶接継手が形成されている。
この溶接継手に繰り返し応力が作用した場合、例えば、溶接止端部に著しい応力集中が発生したり、溶接止端部に引張残留応力が形成されたりするため、この溶接止端部から疲労亀裂が発生し、疲労特性が著しく低下することが知られている。
その対策として、従来、溶接止端部の応力集中を抑制するために、例えば、溶接継手の溶接止端部にグラインダー処理、ＴＩＧドレッシング処理、化粧盛り溶接などを施して止端部の曲率を大きくする方法が採られてきた。また、溶接止端部の引張残留応力を低減するために、例えば、溶接止端部にショットピーニング、ハンマーピーニング、レーザーピーニング、ウォータージェットピーニングなどの打撃処理（ピーニング処理）或いは溶接後熱処理を施す方法が採られてきた。
近年、超音波振動を用いた打撃処理（以下、ＵＩＴ処理（Ultrasonic Impact Treatment）と記す場合もある）を施して、溶接止端部に圧縮残留応力を導入したり、溶接止端部の形状を改善したりする方法が提案されている。【０００３】
例えば、特許文献１には、材料の疲労特性を圧縮残留応力の導入によって向上させるために、疲労特性を改善させたい方向に対して直角方向の材料表面上に、超音波打撃処理による複数条の加工帯を形成し、この加工帯の中に少なくとも加工帯と直角方向に３箇所以上の縁を形成させる方法が開示されている。また、特許文献２には、溶接部の疲労強度を向上させるために、超音波打撃処理装置を用いて溶接止端部の近傍に曲率半径Ｒが２ｍｍ以上、幅が１ｍｍ以上の溝を、溶接止端部の単位長さ当りの打撃密度を１１回／ｍｍ以上で形成する方法が開示されている。また、特許文献３には、超音波を利用した打撃処理装置及び打撃処理方法が開示されている。
図７Ａ〜７Ｄは、従来の面外ガセット溶接継手の製作手順を示す斜視模式図であり、面外ガセット溶接継手１０１の回し溶接部１１０近傍の状況を示している。
ベースプレート１０２にガセットプレート１０３が隅肉溶接され（図７Ａ〜７Ｂ）、隅肉溶接部１０９に溶接止端部１０７、１０７’が形成されている。
そして、図７Ｃ〜７Ｄに示すように、隅肉溶接部１０９のうち、回し溶接部１１０の溶接止端部１０７に打撃処理が施され、打撃処理痕１１１が形成されている。なお、図７Ａ〜７Ｄは、ベースプレート１０２側の溶接止端部１０７に打撃処理を施した状態を示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１６７７２４号公報
【特許文献２】特開２００６−１７５５１２号公報
【特許文献３】米国特許第６，１７１，４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように面外ガセット溶接継手の溶接止端部に打撃処理を施すことにより、溶接止端部の形状を応力が集中し難い滑らかな（曲線的な）形状にするとともに、溶接止端部及びその近傍の引張残留応力を緩和し、圧縮残留応力を付与している。その結果、溶接止端部及びその近傍からのき裂の発生を防止し、疲労特性を改善することができる。このような方法では、溶接止端部からの疲労き裂の発生による疲労寿命の低下が大幅に抑制され、疲労特性が格段に向上したが、隅肉溶接による面外ガセット溶接継手では、疲労特性の向上に限界があった。
本発明者らは、面外ガセット溶接継手の疲労特性を更に向上させるため、面外ガセット溶接継手の回し溶接部の溶接止端部に超音波衝撃処理を施して、その疲労寿命について検討した。その結果、多くの疲労き裂が溶接ルート部から発生し、疲労特性の改善を妨げていることが判明した。すなわち、溶接止端部への打撃処理により、溶接止端部からのき裂の発生が抑制されたため、溶接止端部の次に疲労き裂が発生しやすい溶接ルート部から疲労き裂が発生及び進展して、面外ガセットの疲労寿命に影響を与えていることが判った。
このような隅肉溶接部の溶接ルート部からの疲労き裂の発生について、隅肉溶接の溶接部を完全溶込みの溶接部にすれば、溶接ルート部がなくなるため疲労特性が向上することが明らかである。しかしながら、完全溶込みの溶接を行う場合には、広範囲にわたって開先加工を施す必要があり、溶接作業に長時間を要し、ガセットプレートの仮付け溶接時にガセットプレートを拘束し難い。そのため、溶接作業の負担が大きく、コストが増加する。
本発明では、上記の状況に鑑み、溶接止端部に打撃処理を施して疲労特性を向上させた面外ガセット溶接継手において、さらに疲労特性を向上させた溶接継手及びその製作方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、溶接ルート部への応力集中を解消する効率的な方法を検討した。
図６Ａ及び６Ｂは、繰返し応力が作用した場合の面外ガセット溶接継手１の回し溶接部１０への応力集中を説明する断面模式図である。本発明者らは、図６Ａに示すように、溶接ルート部８の位置を、図６Ｂに示す従来の位置Ｃ（ガセットプレート３のベースプレート２側の長手方向端部）からこの位置Ｃよりもガセットプレート３の内側の位置Ｂに移動させて、隅肉溶接の脚長を制御することにより、疲労特性を向上させることができることを見出した。すなわち、図６Ａに示すように、隅肉溶接の脚長を制御することにより応力の分散経路の急峻さを緩和して溶接ルート部８への応力集中を回避し、のど厚を効果的に増加させている。そのため、溶接ルート部８及びのど厚部でのき裂発生を抑制することができる。したがって、溶接止端部に対する打撃処理の効果を十分に発揮させ、疲労特性を更に向上させることができる。本発明者らは、上述の検討の結果、本発明に至った。
すなわち、本発明の要旨は、以下のとおりである。【０００７】
（１）本発明の一態様に係る面外ガセット溶接継手の製作方法は、ベースプレートと、このベースプレートの表面から突出するガセットプレートと隅肉溶接部とを備える面外ガセット溶接継手の製作方法であって、前記ガセットプレートの長手方向の端部の板幅方向の一端を板幅ｗの方向に切欠いて、切欠き高さａと切欠き長さｘと８０°以下の切欠き角度θとを有する切欠き部を形成し；前記切欠き部を有する前記ガセットプレートの前記板幅ｗの方向の端面と前記ベースプレートの表面とが対向するように前記ガセットプレートを配置し、前記ガセットプレート側の予定脚長ｄ２が前記切欠き高さａ以上になるように隅肉溶接を行って、前記ガセットプレート側の脚長ｄ２’が、前記ガセットプレートの板厚ｔ２の１／３以上であり、かつこの脚長ｄ２’と前記ベースプレート側の脚長ｄ１’と溶け込み長さｘ’と溶け込み角度θ’とがｘ’＋ｄ１’＞ｄ２’／ｓｉｎθ’を満足する前記隅肉溶接部を形成し；前記隅肉溶接部のうち、少なくとも回し溶接部の前記ベースプレート側の溶接止端部に疲労特性を改善させる打撃処理を施す。
（２）上記（１）に記載の面外ガセット溶接継手の製作方法では、前記切欠き角度θが、４５°以上７５°以下であってもよい。【０００８】
（３）本発明の一態様に係る面外ガセット溶接継手は、ベースプレートと、このベースプレートの表面から突出するガセットプレートと、隅肉溶接部とを備え、前記隅肉溶接部では、前記ガセットプレート側の脚長ｄ２’が、前記ガセットプレートの板厚ｔ２の１／３以上であり、かつこの脚長ｄ２’と前記ベースプレート側の脚長ｄ１’と溶け込み長さｘ’と溶け込み角度θ’とが、ｘ’＋ｄ１’＞ｄ２’／ｓｉｎθ’を満足し、かつ、前記隅肉溶接部のうち、少なくとも回し溶接部の前記ベースプレート側の溶接止端部に打撃処理痕が形成されている。
（４）上記（３）に記載の面外ガセット溶接継手では、前記溶け込み角度θ’が３０°以上７５°以下であってもよい。
但し、ガセットプレートの長手方向の断面の端部において、溶け込み長さｘ’は、ガセットプレート側の溶接止端部７’からベースプレートに下した垂線の足である点Ｃ’から溶接ルート部８までの長さである。溶け込み角度θ’は、線分７’８と線分８Ｃ’とがなす角度である。さらに、切欠き高さａは、ベースプレートの表面からガセットプレートの切欠き部の切欠き位置Ａまでの高さである。切欠き長さｘは、切欠き部を形成する前のガセットプレートにおけるベースプレート側の長手方向の端部のコーナーＣから切欠き部を形成した後のガセットプレートにおけるベースプレート側の長手方向の端部の位置Ｂまでの長さである。切欠き角度θは、切欠き部の線分ＡＢと線分ＢＣとがなす角度である。
【発明の効果】
【０００９】
ガセットプレートの長手方向端面のベースプレート側のコーナー部を切り欠いて、ガセットプレートに切欠き部を設け、このガセットプレートをベースプレートに隅肉溶接して得られた溶接継手では、溶接ルート部が、ガセットプレートに切欠きを設けない場合の溶接ルート部よりもガセットプレートの長手方向に確実に大きく溶け込み、のど厚を大きくすることが可能となる。さらに、この溶接継手では、溶接ルート部の位置に応じて脚長を調整しているため、ガセットプレート側の脚長とベースプレート側の脚長とを同じ長さで隅肉溶接を行う場合に比べ、のど厚をより大きくすることができる。
このように、従来の溶接継手に比べてのど厚をほぼ２５％以上大きくすることができるため、図６Ａに示すように、回し溶接部への応力の集中が緩和され、溶接ルート部からの疲労破壊を防止し、面外ガセット溶接継手の回し溶接部の疲労強度を大幅に向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態における溶接後の面外ガセット溶接継手を模式的に示す図４ＢのＡ−Ａ視部分断面図である。
【図２】本実施形態における打撃処理後の面外ガセット溶接継手を模式的に示す図４ＤのＢ−Ｂ視部分断面図である。
【図３】本実施形態における面外ガセット溶接継手の他の形態を示す部分断面図である。
【図４Ａ】本実施形態における面外ガセット溶接継手の製作順序を示す斜視模式図である。
【図４Ｂ】本実施形態における面外ガセット溶接継手の製作順序を示す斜視模式図である。
【図４Ｃ】本実施形態における面外ガセット溶接継手の製作順序を示す斜視模式図である。
【図４Ｄ】本実施形態における面外ガセット溶接継手の製作順序を示す斜視模式図である。
【図５】本実施形態における面外ガセット溶接継手のガセットプレートの他の形態を示す斜視模式図である。
【図６Ａ】本実施形態において繰返し応力が作用した場合の面外ガセット溶接継手の回し溶接部への応力の集中状況を説明する断面模式図である。
【図６Ｂ】繰返し応力が作用した場合の面外ガセット溶接継手の回し溶接部への応力の集中状況を説明する断面模式図である。
【図６Ｃ】繰返し応力が作用した場合の面外ガセット溶接継手の回し溶接部への応力の集中状況を説明する断面模式図である。
【図７Ａ】従来の面外ガセット溶接継手の製作順序を示す斜視模式図である。
【図７Ｂ】従来の面外ガセット溶接継手の製作順序を示す斜視模式図である。
【図７Ｃ】従来の面外ガセット溶接継手の製作順序を示す斜視模式図である。
【図７Ｄ】従来の面外ガセット溶接継手の製作順序を示す斜視模式図である。
【図８】のど厚及びのど厚の位置を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を具体的に説明する。
図１は、図４Ｂにおける面外ガセット溶接継手１のガセットプレート３の長手方向の縦断面、すなわち、図４ＢのＡ−Ａ視断面を示す模式図であり、溶接止端部７への打撃処理を施す前の状態を示している。図２は、図４ＤのＢ−Ｂ視断面を示す模式図であり、溶接止端部７に打撃処理を施して打撃処理痕が形成された状態を示している。
【００１２】
本発明の一実施形態では、溶接継手の疲労特性を向上させるために、ガセットプレートのコーナー部に切り欠き部を設けて大きなのど厚を確保し、溶接ルート部への繰り返し応力の集中を減少させている。すなわち、図６Ａ及び６Ｂから判るように、のど厚が大きくなる。なお、のど厚は、ＪＩＳ  Ｚ  ３００１において、すみ肉溶接の断面のルート（溶接ルート部８）から表面までの距離と定義されており、図８における距離ｔである。そのため、溶接金属表面と母材表面とが交わる溶接止端部７、７’の位置や溶接金属の溶け込み形状によっては、溶接ルート部８から溶接金属表面までの最短距離が、溶接ルート部８と溶接止端部７との距離または溶接ルート部８と溶接止端部７’との距離になる場合がある。すなわち、溶接ルート部８から溶接金属５の表面までの距離が最小である溶接金属５の表面上の点１３（のど厚の端点）が溶接止端部７または溶接止端部７’と一致する場合がある。
【００１３】
図１及び図２において、次のように溶接金属５における各点及び各寸法を定義する。ベースプレート２側の溶接止端部７の位置を点７、ガセットプレート３側の溶接止端部７’の位置を点７’、溶接ルート部８の位置を点８、ガセットプレート３側の溶接止端部７’から溶接前のベースプレート２の表面（線分７８）へ下した垂線の足を点Ｃ’と定義する。また、溶接後の溶接ルート部８と点Ｃ’との距離を溶け込み長さｘ’（ｍｍ）、線分７’８と線分８Ｃ’とがなす角度を溶け込み角度θ’（°）、線分７Ｃ’の大きさをベースプレート２側の脚長ｄ１’（ｍｍ）、線分７’Ｃ’の大きさをガセットプレート３側の脚長ｄ２’（ｍｍ）と定義する。なお、脚長を点Ｃ’から隅肉溶接の止端（溶接止端部７、７’）までの距離と定義している。後述するように、溶接条件、脚長などの条件を変えて切欠き部４を設けたガセットプレート３をベースプレート２に隅肉溶接して、図１に示すような溶接継手１を製作した。この溶接継手１の回し溶接部１０の溶接止端部７’に超音波打撃処理を施したのち、疲労試験によって図２に示すような溶接継手１の疲労特性を調査した。また、ベースプレート２側の脚長ｄ１’（ｍｍ）、ガセットプレート３側の脚長ｄ２’（ｍｍ）、溶け込み角度θ’（°）、溶け込み長さｘ’（ｍｍ）のそれぞれと疲労特性との関係を調査した。なお、回し溶接部１０は、回し溶接によって形成される溶接部とガセットプレートの長手方向の端面に形成される溶接部とからなる。
【００１４】
その結果、ガセットプレート３に切欠き部４を設けて溶接を行うことにより得られた溶接継手１では、ガセットプレートに切欠き部を設けていない溶接継手よりものど厚を大きくすることができ、疲労特性が優れることが判った。しかしながら、脚長ｄ１’が小さい場合、のど厚部（溶接金属５が最も薄い部分）の端点（図８における点１３）がガセットプレート３側から最も疲労き裂の発生が懸念されるベースプレート２側の溶接止端部７に寄ることがある。そのため、ベースプレート２側の溶接止端部７の疲労特性を向上させる観点から、脚長ｄ１’を小さくすることは好ましくないことが判った。
このため、本実施形態では、溶け込み長さｘ’と脚長ｄ１’とが、下記式＜１＞を満たすように、溶接後のベースプレート２側の溶接止端部７の位置と最低限の溶け込み量とを規定している。これにより、のど厚部の端点１３がベースプレート２側の溶接止端部７になることを避けることができ、優れた疲労特性を確保することができる。
ｘ’＋ｄ１’＞ｄ２’／ｓｉｎθ’・・・・＜１＞
また、溶け込み長さｘ’と脚長ｄ１’とが、下記式＜１’＞を満たしてもよい。
ｘ’＋ｄ１’＜１０ｄ２’／ｓｉｎθ’・・・・＜１’＞
【００１５】
なお、ガセットプレート３中への溶け込み（溶融線６のガセットプレート３中への移動）が深くなればなるほど、溶け込み角度θ’が小さくなるため、のど厚の確保の点で好適である。しかしながら、例えば、あらかじめ必要とされる開先加工に手間がかかったり、溶け込みを確保するために複数の溶接パスが必要になったり、溶接前の部材の拘束に手間がかかったりするため、溶接作業時間が長くなる。そのため、溶け込み角度θ’が３５°〜６０°であることが好ましい。また、溶け込み角度θ’が７５°を超える場合には、溶け込み長さｘ’が小さいので、十分に大きなのど厚を確保するために脚長ｄ２’を大きくする必要があり、多層盛り等の溶接作業による手間がかかる。
【００１６】
本発明者らは、さらに、面外ガセット溶接継手の疲労特性を向上させるために、切欠き部を形成したガセットプレートを備える溶接継手における脚長の影響を調査した。すなわち、切欠き部を設けたガセットプレートを用い、ガセットプレート側の溶接脚長ｄ２’を、ガセットプレートの板厚ｔ２の１／３倍から板厚ｔ２の５／７倍までの間で変化させて隅肉溶接を行い、溶接継手を製作した。なお、＜１＞式を満たすように、溶け込み角度θ’を、３０°〜７５°の間で変化させ、ベースプレート側の脚長ｄ１’を、ほぼ一定にした。このようにして製作した溶接継手の回し溶接部の溶接止端部に疲労特性を改善するための超音波打撃処理を施した後、疲労試験によって溶接継手の疲労特性を調査した。
【００１７】
その結果、切欠き部を設けたガセットプレートを用いた溶接継手では、ガセットプレート側の脚長が小さいと、図６Ｃに示すようにのど厚部に大きな応力が流れ、ガセットプレート３側の溶接止端部７’付近から疲労き裂が発生したり、溶接ルート部８から疲労き裂が発生したりして溶接金属５を貫通することがある。そのため、疲労特性を向上させる点からガセットプレート側の脚長を小さくすることは、好ましくないことが判明した。このため、さらにガセットプレート側の脚長について検討した結果、溶接金属ののど厚部を流れる応力を低下させるためにガセットプレート側の脚長ｄ２’を、ガセットプレートの板厚ｔ２の１／３以上にすることによって、疲労特性が大幅に向上することが判った。
このため、本実施形態においては、ガセットプレート側の脚長ｄ２’は、ガセットプレートの板厚ｔ２の１／３以上である。本実施形態の面外ガセット溶接継手において、ガセットプレートの板厚によってガセットプレート側の脚長を決定することにより、のど厚部での応力集中を緩和することができる。そのため、溶接止端部７への打撃処理による疲労特性の改善効果が有効に発揮され、溶接継手の疲労特性を大幅に向上させることができる。なお、ガセットプレートの寸法を考慮すると、脚長ｄ２’は、ガセットプレートの板幅ｗ以下となる。
【００１８】
本実施形態の面外ガセット溶接継手において、上述のようにガセットプレート側の脚長ｄ２’とガセットプレートの板厚ｔ２との関係を規定すると共に、溶け込み長さｘ’と、溶け込み角度θ’と、ベースプレート側の脚長ｄ１’と、ガセットプレート側の脚長ｄ２’との間の関係を＜１＞式で規定している。これらの関係により、溶接部ののど厚を十分に確保し、のど厚部での応力集中を緩和している。さらに、回し溶接部の溶接止端部に疲労特性を改善するための超音波衝撃処理を施して、疲労特性を向上させている。さらに、応力集中を低減させるためには、ベースプレート側の脚長ｄ１’を大きくしたり、溶接止端部７の形状をあらかじめ滑らかに仕上げたりすることが有効である。
以下において、本発明の一実施形態に係る面外ガセット溶接継手の効率的な製作方法を説明する。
【００１９】
図４Ａ〜４Ｄは、本実施形態の面外ガセット溶接継手の製作方法の手順を模式的に説明する部分斜視図である。面外ガセット溶接継手１は、ベースプレート２（板厚ｔ１（ｍｍ））とベースプレート２の表面上に隅肉溶接されたガセットプレート３（板厚ｔ２（ｍｍ））とを備える。なお、ベースプレート２の表面に垂直な方向（ベースプレート２の板厚ｔ１の方向）と、ガセットプレート３の板幅ｗの方向（高さ方向）とが一致している。また、ガセットプレート３の板幅ｗの方向と板厚ｔ２の方向とに直交する方向がガセットプレート３の長手方向である。この長手方向の端面における板厚ｔ２と同じ方向の辺（隅）を含む部分がガセットプレート３のコーナー部である。
本実施形態の面外ガセット溶接継手において、矩形のガセットプレート３には、そのベースプレート２側のコーナー部（角隅部）が高さ（板幅ｗ）方向に切り欠かれた切欠き部４が形成されている（図４Ａ）。この切欠き部４は、ベースプレート２に対向するガセットプレート３のコーナー部からガセットプレート３の高さ方向（ガセットプレート３の板幅ｗ方向）にａ（ｍｍ）、かつベースプレート２に対向するガセットプレート３のコーナー部からガセットプレート３の長手方向（ガセットプレート３の長手方向の中心に向かう方向）にｘ（ｍｍ）の寸法を有する。
切欠き部４を有するガセットプレート３の板幅ｗの方向の端面とベースプレート２の表面とが対向するようにガセットプレートがベースプレート２上に配置される。その後、切り欠き部４を有するガセットプレート３は、ベースプレート２に隅肉溶接される。その結果、ガセットプレート３がベースプレート２と対向する面の周囲（４辺近傍）に隅肉溶接部９が形成され、この隅肉溶接部９のうち、ガセットプレート３の長手方向の端部（図４Ｂに示されるガセットプレート３の右側の端部）の周りには、回し溶接部１０が形成される（図４Ｂ）。このように形成された隅肉溶接部９のうち、少なくとも回し溶接部１０の溶接止端部７、７’の近傍に、例えば超音波衝撃処理装置１２により、疲労特性を改善させる打撃処理を施す（図４Ｃ）。その結果、溶接止端部７、７’に打撃処理痕１１が形成される（図４Ｄ）。
【００２０】
面外ガセット溶接継手は、図４Ａ〜４Ｄに示されるように、通常、ガセットプレートの高さ方向の長さ（板幅ｗ）が板厚方向の長さ（板厚ｔ２）以上である形状（ｔ２≦ｗ）を有していることが多い。すなわち、板厚方向の端面がベースプレートの板面と対向するようにガセットプレートを配置し、この端面の周り（四辺）をベースプレートに隅肉溶接して図４Ａ〜４Ｄに示されるような形状の面外ガセット溶接継手を形成している。そのため、図４Ａ〜４Ｄに示されるような形状の面外ガセット溶接継手を例として説明する。
なお、本実施形態において、ガセットプレートの形状は、図４Ａ〜４Ｄで示されるような形状（ｔ２≦ｗ）に限定されない。例えば、ガセットプレートの形状が図５に示されるような形状（ｔ２＞ｗ）であってもよい。すなわち、ガセットプレートの高さ方向の長さ（板幅ｗ）が板厚方向の長さ（板厚ｔ２）よりも小さい形状であってもよい。
また、回し溶接部は、切欠き部を有するガセットプレートのコーナー部（板厚方向の端面の４コーナー）に形成される。ここでは、説明を簡潔にするために、ガセットプレートの長手方向の端部に形成される回し溶接部を例として説明する。
【００２１】
図１は、図４Ｂにおける面外ガセット溶接継手１のガセットプレート３の長手方向の縦断面を示している。すなわち、図１は、図４ＢのＡ−Ａ視断面を示す模式図であり、溶接止端部７への打撃処理を施す前の状態を示している。図２は、図４ＤのＢ−Ｂ視断面を示す模式図であり、溶接止端部７に疲労特性を改善させる打撃処理を施した後の打撃処理痕１１が形成された状態を示している。
【００２２】
図１及び図４Ｂに示すように、ガセットプレート３の長手方向の端部（回し溶接部１０が形成される端部）のコーナー部のうち、ベースプレート２側のコーナー部が切欠かれ、切欠き部４を形成している。この切欠き部４は、溶接金属５により接合される面積を大きくし、のど厚を十分確保するために形成されている。
【００２３】
図１において、隅肉溶接前の切欠き部４における各点及び各寸法を定義する。切欠き前の四角形状のガセットプレート３の長手方向の端部のベースプレート２側のコーナーをコーナーＣと定義する。また、ガセットプレート３側のベースプレート２の表面からベースプレート２の高さ方向に切欠き高さａ（ｍｍ）離れたガセットプレート３の長手方向の端面の位置を位置Ａと定義する。すなわち、図１における位置Ａは、コーナーＣからガセットプレート３の幅ｗ方向（ベースプレート２の高さ方向）に切欠き高さａ（ｍｍ）離れた位置である。さらに、ガセットプレート３のコーナーＣからガセットプレート３の内側（ガセットプレート３の端部からガセットプレート３の長手方向の中心に向かう方向）へ切欠き長さｘ（ｍｍ）離れた位置を位置Ｂと定義する。加えて、位置Ａから溶接前のベースプレート２の表面（線分７８）へ下した垂線の足を点Ｃ”と定義する。この点Ｃ”と位置Ｂとの間の距離を見た目の切欠き長さｘ”と定義する。図１では、位置Ａ、位置Ｂ及びコーナーＣで囲まれた三角形の範囲が板厚方向に切り欠かれて、切欠き部４を形成している。また、図１では、切欠き長さｘと見た目の切欠き長さｘ”とは、一致している。
ここで、図１及び図２においては、コーナーＣと点Ｃ’とが一致している。すなわち、切り欠き位置Ａから溶接前のベースプレート２の表面（線分７８）へ下した垂線の足と、ガセットプレート３側の止端部７’から溶接前のペースプレート２の表面（線分７８）へ下した垂線の足とが、重なった同じ位置で示されている。この場合、ガセットプレート３の長手方向の端面がベースプレート２の上面に対して直交している。
なお、この両者が直交しない関係にある場合がある。例えば、図３に模式的に示す溶接継手の部分断面図では、切り欠き前のガセットプレート３の形状が図１に示される形状と異なる。このように、図３に示すような台形状のガセットプレートの場合には、コーナーＣと点Ｃ’の位置が異なる。また、図３中の切欠き長さｘは、図１中の切欠き長さｘに比べてコーナーＣと点Ｃ”との間の距離だけ長くなる。以下においては、図１の面外ガセット溶接継手１の場合を例として説明する。また、スカラップ部の隅肉溶接の場合には、切欠き長さｘが、コーナーＣと点Ｃ”との間の距離だけ短くなる。
【００２４】
この切欠き高さａ（位置ＡからコーナーＣまでの長さ）は、溶接継手１のガセットプレート３側の予定脚長ｄ２以下になるように設定される必要がある。切欠き高さａが予定脚長ｄ２を超えると、ガセットプレート３側の回し溶接部に溶接金属５で覆われない切欠き部が残り、健全な溶接部が得られない可能性がある。また、切欠き部４がガセットプレート３に形成されればよいので、切欠き高さａの下限を特に規定しない。しかしながら、切欠き高さａが小さすぎると、溶接により接合される面積が小さくなるため、疲労き裂の発生を抑制する効果が低下する。ガセットプレート３の溶接を３パス以下で行う一般的な場合には、切欠き高さａがガセットプレート３側の予定脚長ｄ２の８０〜９０％であることが好ましい。
すなわち、切欠き高さａと予定脚長ｄ２との関係が下記＜２＞式を満足する必要があり、下記＜３＞式を満足することが好ましい。
０＜ａ≦ｄ２・・・・＜２＞
０．８ｄ２≦ａ≦０．９ｄ２・・・・＜３＞
また、切欠き高さａとガセットプレート３側の脚長ｄ２’との関係が下記＜４＞式を満足する。
ｄ２’＞ａ・・・・＜４＞
なお、予定脚長ｄ１、ｄ２は、隅肉溶接時の目標にする脚長である。
【００２５】
一方、図１に示すように、線分ＡＢと線分ＢＣとがなす角度を切欠き角度θと定義する。この切欠き角度θは、ガセットプレート３の切欠き部４の切り欠き面Ｓと溶接前のベースプレート２の表面とがなす角度（切り欠き面を形成する線分と溶接前のベースプレートの上面を形成する線分とがなす角度）である。切欠き角度θと切欠き長さｘと切欠き高さａとの間の関係は、下記＜５＞式を満たすため、下記＜６＞式から、下記＜７＞式が導出される。
ａ／ｘ＝ｔａｎθ・・・・＜５＞
ａ≦ｄ２・・・・＜６＞
ｘｔａｎθ≦ｄ２・・・・＜７＞
したがって、上記＜７＞式を満たすように切欠き部４の寸法（切欠き長さｘ及び切欠き角度θ）を設定する必要がある。但し、図３の場合を考慮すると、見掛けの切欠き長さｘ”と切欠き角度θとが下記＜８＞式を満たす必要がある。
ｘ”ｔａｎθ≦ｄ２・・・・＜８＞
【００２６】
切欠き長さｘ（ｍｍ）（または、見掛けの切欠き長さｘ”）は、上記関係を満たせばよく、特に規定されない。しかしながら、切欠き長さｘが長くなりすぎると、切欠き角度θが小さくなり過ぎる。そのため、線分ＡＢと線分ＢＣとで囲まれる部分の間隙が、位置Ｂの近傍で特に狭くなり、溶接時に溶接ワイヤや溶接棒などの溶接材料を送り込むことが困難になることがある。この場合には、溶接金属が位置Ｂまで十分に届かなくなり、溶接金属の充填不足や溶け込み不足などの溶接不良が生じやすくなる可能性がある。
また、切欠き角度θが大きくなると、切欠き長さｘが短くなり、切欠き部の表面積が小さくなる。そのため、溶接により接合する面積を大きくし、ルート部に発生する応力を低減させる切欠き部４の効果が小さくなる。
従って、溶接により接合する面積を大きくするためには、ｘが上記＜１＞式を満たす範囲で、溶接不良が生じることなく切欠き面積を大きく確保できるように切欠き角度θと切欠き長さｘとを選定すればよい。
また、脚長ｄ１’は、溶接止端部７の応力集中を小さくするためにできるだけ大きいことが好ましい。また、溶接止端部７及び７’は、その後の超音波打撃処理を容易にするために、できるだけ滑らかに溶接されることが好ましい。
【００２７】
本発明者らは、切欠き高さａ、切欠き角度θ、切欠き長さｘのうち少なくとも１つの条件が異なるように切欠き部を形成した各種のガセットプレートを準備し、一定の予定脚長ｄ２の隅肉溶接によって溶接継手を作製した。この溶接継手の回し溶接部の溶接止端部に超音波打撃処理を行ったあと、疲労試験によって疲労特性を調査した。その結果、切欠き角度θが８０°以下で、溶接継手の疲労特性を確実に向上させることができた。そのため、切欠き部の切欠き角度θは、８０°以下である。なお、切欠き角度θの下限は、特に制限されない。切欠き角度θが４５°以上では、ベースプレートとガセットプレートとの間の間隙（切欠き部の隙間）が十分であるため、溶接ルート部に溶接ワイヤを確実に到達させることができた。この場合、十分な溶け込みを比較的短時間で効率良く安定的に得ることができた。また、切欠き角度θが７５°以下では、切欠き長さｘとのど厚とを十分に確保することができる。この場合には、溶接継手の疲労特性が十分に向上した。したがって、切欠き角度θは、４５°以上７５°以下であることが好ましい。より好ましくは、この切欠き角度θは、５０°以上７０°以下である。
【００２８】
以上のように、回し溶接が施されるガセットプレートの長手方向の端部に切欠き部を設けて隅肉溶接することにより、切欠きを形成しない場合に比べて隅肉溶接の溶接ルート部を溶接止端部から離すことができ、のど厚を増加させることができる。その結果、繰返し応力による力の流れが、溶接ルート部に集中するのを緩和することができ、溶接継手の疲労特性を向上させることができる（図６Ａ参照）。上述のように隅肉溶接部に溶け込み不足といった溶接不良が生じることのないように、通常十分な溶け込みを確保しながら溶接を行う。本実施形態においても、溶接ルート部である位置Ｂ（図１、図２参照）を含む部分に溶け込み不足といった溶接不良が生じないように、十分な溶け込みを確保しながら溶接を行う。
前述のように、溶け込み長さｘ’とベースプレート側の脚長ｄ１’とが、上記＜１＞式を満たすように、脚長ｄ１’、ｄ２’と溶け込み角度θ’とを勘案して溶接を行う。その結果、溶接後のベースプレート側の溶接止端部に最低限の溶け込み量を確保できる。したがって、のど厚の最も薄い部分がベースプレート側の止端部になることを避けることができ、優れた疲労特性を確保することができる。
なお、脚長ｄ１’、ｄ２’は、それぞれ予定脚長ｄ１、ｄ２に対して、下記＜９＞及び＜１０＞式を満たす。
ｄ１’≧ｄ１・・・・＜９＞
ｄ２’≧ｄ２・・・・＜１０＞
上記のように切り欠き部を設けることにより、上記＜１＞式を満足するような溶接継手を効率的に作製することが可能となる。
【００２９】
本発明者らは、前述のように、面外ガセット溶接継手の疲労特性をさらに向上させるために、切欠き部を形成したガセットプレートを用いて隅肉溶接部における脚長ｄ１’、ｄ２’の影響を調査した。その結果、ガセットプレート側の脚長ｄ２’が小さいと、ガセットプレートの板厚ｔ２に対してのど厚が小さくなるため、のど厚部での応力が高くなることを知見した。さらに、ガセットプレート側の脚長ｄ２’を、ガセットプレートの板厚ｔ２の１／３以上にすることによって、溶接継手の疲労特性が大幅に向上することを知見した。
このため、本実施形態の溶接継手の製作方法においては、ガセットプレート側の脚長ｄ２’が、ガセットプレートの板厚ｔ２の１／３以上（下記＜１１＞式）になるように溶接を行う。ガセットプレート側の脚長ｄ２’とガセットプレートの板厚ｔ２との関係を制御することにより、更に十分なのど厚を確保することができるので、溶接ルート部の発生応力を低下させ、溶接継手の疲労特性を大幅に向上させることができる。
ｄ２’≧ ｔ２／３・・・・＜１１＞
なお、通常の溶接では、ベースプレート側の脚長ｄ１’とガセットプレート側の脚長ｄ２’とが、ほぼ同様な長さであることが多い。しかしながら、ベースプレート側の脚長ｄ１’が、上述の＜１＞式を満たし、ガセットプレート側の脚長ｄ２’が、上記＜１＞式及び上記＜１１＞式を満たす必要がある。
【００３０】
上述のように、本実施形態の面外ガセット溶接継手の製作方法においては、ガセットプレートに所定の切欠き部を設け、ガセットプレート側の脚長ｄ２’がガセットプレートの板厚ｔ２の１／３以上になるように、かつ、＜１＞式を満たすように、十分な溶け込みを得ながら隅肉溶接を行う。
なお、ガセットプレートの切欠き角度θが４５°以上７５°以下になるように切欠き部を形成することが好ましい。また、十分な溶け込みが得られるように溶接することにより、溶け込み角θ’が３０°以上７５°以下の隅肉溶接部が得られることが好ましい。
このように、ガセットプレートに切欠き部を設け、溶け込みを十分に確保しながら溶接することにより、溶接金属により接合される各部材の断面積が増加し、のど厚を大きく確保することができる。そのため、溶接ルート部に発生する応力を低下させ、効率的に溶接継手の疲労特性を大きく向上させることができる。
【００３１】
次に、本実施形態の溶接継手においては、上記のように形成された隅肉溶接部のうち、少なくとも回し溶接部の溶接止端部に、溶接止端部自体の疲労特性を改善させる打撃処理を施す。
この打撃処理は、繰返し応力が加えられた際に疲労き裂が発生し易い回し溶接部のベースプレート側の溶接止端部に少なくとも施される必要がある。しかしながら、回し溶接部または隅肉溶接部の全ての溶接止端部に打撃処理を施してもよい。
疲労特性を改善させる打撃処理は、ショットピーニング、ハンマーピーニングなどのピーニング処理であってもよい。この打撃処理の方法は、特に限定されない。すなわち、打撃処理前の溶接止端部の止端ラインの位置が判別できない程度まで溶接止端部を打撃して、溶接止端部に滑らかな谷部を形成させ、塑性流動によって圧縮残留応力を付与できればよい。
しかしながら、超音波衝撃処理装置による打撃処理（ＵＩＴ処理）が効率的であるため好ましい。溶接止端部へのこのＵＩＴ衝撃処理の条件は、特に限定されない。この場合、材料（部材）に必要とされる疲労特性に応じて適切なＵＩＴ衝撃処理を行うことが好ましい。
【００３２】
以下においては、打撃処理を超音波衝撃装置により施す場合（ＵＩＴ処理）について例示する。打撃処理では、溶接止端部の溶接線に垂直な断面における曲率半径ｒが１．０ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下であり、鋼材（ベースプレートまたはガセットプレート）表面から鋼材の厚さ方向への深さｆが０．０５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である超音波衝撃痕１１を形成させることが好ましい。より好ましくは、この深さｆは、０．１ｍｍ以上０．４ｍｍ以下である。
打撃処理痕（超音波衝撃痕）１１の曲率半径ｒが１．０ｍｍ以上では、隅肉溶接部への応力集中を十分に緩和することができる。また、この曲率半径ｒが１０．０ｍｍ以下では、曲率半径ｒの増加とともに応力集中を緩和する効果が増加する。この場合、溶接継手の耐疲労特性をさらに向上させることができる。この曲率半径ｒは、処理時間を考慮して適宜決定することができる。なお、打撃処理痕（超音波衝撃痕）１１は、通常、溶接止端部７、７’を中心として形成される。しかしながら、打撃処理痕（超音波衝撃痕）１１は、溶接金属５及び溶接熱影響部の少なくとも一部を含むように形成されることが好ましい。そのため、打撃処理痕１１を形成させる位置を勘案して超音波衝撃位置及び超音波衝撃痕の曲率半径ｒを選定することが好ましい。
【００３３】
また、ベースプレート２またはガセットプレート３への打撃処理痕（超音波衝撃痕）１１の深さｆが１．０ｍｍ以下であれば、この深さｆの増加とともに、溶接止端部７近傍の引張残留応力を解放する効果、或いは、圧縮残留応力を付与する効果が増加する。そのため、溶接継手の耐疲労特性の大幅な向上が期待できる。また、深さｆを大きくすると、十分な時間が必要になるため、効率を考慮して深さｆを決定する。従って、超音波衝撃痕１１の深さｆは、１．０ｍｍ以下であることが好ましい。なお、超音波衝撃痕１１の深さｆは、特に制限されない。打撃処理前の溶接止端部の止端ラインの位置を判別できない量として、例えば、超音波衝撃痕１１の深さｆは、０．０５ｍｍ以上であってもよい。
【００３４】
また、超音波衝撃処理を施すための超音波衝撃装置１２は、例えば、前述の特許文献１〜３に開示されている装置を使用することができる。形成させる超音波衝撃痕１１の形状などの条件を勘案して超音波衝撃装置１２の振動端子（ピン）の形状を選定することができる。
例えば、超音波衝撃装置１２の先端の軸方向断面の曲率半径を１．０ｍｍ以上１０ｍｍ以下にすることが好ましい。この先端の形状は、打撃処理後の超音波衝撃痕１１の形状になる。そのため、この曲率半径が小さすぎると、切り欠き状の溝が溶接止端部に形成され、応力集中が高くなる。一方、曲率半径が大きすぎると、溶接ビードの形状によっては打撃処理により溶接止端部を打撃しても所定の曲率半径ｒの超音波衝撃痕１１を形成させることが困難である。したがって、確実に所定の曲率半径ｒの超音波衝撃痕を形成するためには、超音波衝撃装置１２の先端の軸方向断面の曲率半径が１．０ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましい。また、この曲率半径は、１．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であることがより好ましい。
【００３５】
超音波衝撃処理の条件についても、用途に必要とされる疲労特性に応じて適宜選択すればよい。そのため、超音波衝撃処理の条件は、特に限定されない。例えば、振動端子を２０ｋＨｚ以上５０ｋＨｚ以下の周波数で振動させ、０．０１ｋＷ以上４ｋＷ以下の仕事率で超音波衝撃を施すことが好ましい。しかしながら、必ずしも超音波振動によって打撃する必要はないため、２０ｋＨｚ以下の低周波数または不連続な周期で打撃しても良い。これによって、溶接止端部の表面の金属が塑性流動し、隅肉溶接部の冷却に伴って形成される引張残留応力を解放し、圧縮の残留応力場を形成させることができる。また、加工によって発生した熱が溶接止端部の表面から散逸しない断熱状態で繰り返し超音波衝撃処理を与えることにより、熱間鍛造と同じような作用を溶接止端部近傍に与えることができる。その結果、溶接止端部近傍の結晶組織が微細化され、溶接継手の疲労特性が改善する。
【実施例】
【００３６】
ベースプレートには、ＪＩＳ  Ｇ３１０６に記載された鋼種ＪＩＳ  ＳＭ４９０Ｂの鋼板（板厚１４ｍｍ×幅５０ｍｍ×長さ５００ｍｍ）を使用した。また、ガセットプレートには、ベースプレートと同鋼種の鋼板（板厚１４ｍｍ×幅５０ｍｍ×長さ１００ｍｍ）を使用した。このガセットプレートを、図４Ａに示すように、ベースプレート上に配置した。すなわち、ガセットプレートの長手方向とベースプレート２の長手方向とを一致させ、ガセットプレートの幅方向とベースプレートの上面に垂直な方向とを一致させた。また、ベースプレートの長手方向及び幅方向のほぼ中央部（上面の中心部）にガセットプレートが配置された。
上述のように配置されたガセットプレートをベースプレートに隅肉溶接して面外ガセット溶接継手の試験体を作製した。なお、ベースプレートの上面のガセットプレートと同様のガセットプレートを、ベースプレートの下面にも設けた（図示せず）。この下面のガセットプレートの位置は、上面のガセットプレートの位置と同様の位置であった。面外ガセット溶接継手の試験体を２０体製作し、これら２０体のうち、１６体については、ガセットプレートに切り欠き部を設けた。さらに、これら１６体のうち、２体については、ベースプレートと同鋼種であり、他の１４体のガセットプレートよりも板厚が厚い鋼板（板厚２０ｍｍ×幅５０ｍｍ×長さ１００ｍｍ）をガセットプレートとして用いた。また、切欠き部をガセットプレートに形成しない４体の試験体は、図７Ｂに示すように、従来例の面外ガセット溶接継手試験体である。【００３７】
上記の試験体のうち、１６体の試験体については、ガセットプレートの長手方向の両端のベースプレート側のコーナー部を一部切り欠いて、切欠き部４を形成した。このとき、＜２＞式を満足するように切欠き高さａと予定脚長ｄ２とを決定すると共に、切欠き角度θ（ベースプレートの表面とガセットプレートの切欠き面とがなす角度）を２５〜８０°まで変化させて、切欠き長さｘを変えた。
なお、ガセットプレート側の予定脚長ｄ２及びベースプレート側の予定脚長ｄ１は、溶接設計基準などに基づいてそれぞれ設定した。
上記試験体は、いずれも、溶接ワイヤとしてＹＧＷ−１１（ＪＩＳ  Ｚ３３２１：ワイヤ径１．４ｍｍ）を用いた炭酸ガス半自動溶接（ＧＭＡＷ：電圧３５Ｖ、電流３５０Ａ、速度３ｍｍ／ｓｅｃ、ガス組成ＣＯ２１００％）によって溶接した。
また、ガセットプレート側の脚長ｄ２’は、ガセットプレートの板厚ｔ２の１／４以上３／４以下であった。また、ベースプレート側の脚長ｄ１’は、１体の試験体を除き、ガセットプレート側の脚長ｄ２’とほぼ同等の長さであった。これらの脚長ｄ１’、ｄ２’は、１体の試験体を除き、それぞれベースプレート側の予定脚長ｄ１、ガセットプレート側の予定脚長ｄ２以上であった。【００３８】
このようにして製作した面外ガセット溶接継手の試験体の回し溶接部のベースプレート側の溶接止端部に、超音波衝撃処理装置によりＵＩＴ処理を施し、打撃処理痕を形成した。この超音波衝撃処理装置の振動端子（ピン）の先端の軸方向断面の曲率半径が１．０〜１０．０ｍｍであった。また、ＵＩＴ処理の条件は、２７ｋＨｚの振動数、１ｋＷの仕事率であった。さらに、回し溶接部のベースプレート側の溶接止端部の近傍には、曲率半径ｒが１．０〜１０．０ｍｍ、表面深さｆが１．０ｍｍ以下の打撃処理痕が形成された。なお、比較のため、上記２０体の試験体のうち２体については、ＵＩＴ処理を施さなかった。
最終的に作製された面外ガセット溶接継手の試験体のすべてについて、疲労試験を行った。この疲労試験では、１００ＭＰａの応力振幅及び０．１の応力比の条件における破断までの繰り返し回数を測定した。
また、疲労試験の後、ガセットプレートの板厚のほぼ中心を長手方向に沿って切断し、断面観察用試料を作製した。この試料（試験体）の長手方向の両端部の回し溶接部近傍をナイタールで腐食し、溶け込み長さ（溶接金属の侵入長さ）ｘ’と、脚長ｄ１’、ｄ２’と、のど厚ｔとを測定した。また、溶接止端部の打撃処理部の形状を観察した。
その結果を表１に示す。
なお、表１の脚長ｄ１’、ｄ２’及びのど厚ｔは、回し溶接部が形成された各位置（４ヶ所）の平均値である。すなわち、脚長ｄ１’、ｄ２’及びのど厚ｔには、ガセットプレートの長手方向の両端部の回し溶接部及びベースプレートの両面の回し溶接部を考慮している。疲労特性（破断までの繰り返し回数）は、各試験体の値である。【００３９】
【表１】
2011024784.tif 000003
【００４０】
ＵＩＴ処理を施したＮｏ．２〜５、７〜２０の試験体には、いずれも曲率半径ｒが１．０〜１０．０ｍｍ、鋼材表面からベースプレートの厚さ方向への深さｆが１．０ｍｍ以下の打撃処理痕が溶接止端部に形成され、溶接止端部の形状は曲線的であった。
表１に示されるように、ガセットプレートに切欠き部を設けない場合には、ＵＩＴ処理を施さなかった従来例であるＮｏ．１の試験片は、ＵＩＴ処理が施された従来例であるＮｏ．２の試験片に比べて疲労特性が劣っていた。この比較によって、ＵＩＴ処理による疲労特性の改善が確認された。また、Ｎｏ．６の試験片では、ガセットプレートに十分な切り欠き部が設けられ、溶接継手の各寸法（例えば、脚長ｄ１’、ｄ２’）が＜１＞式を満たしていたが、ＵＩＴ処理が施されなかった。そのため、破断までの繰り返し回数が３０万回前後であった。この繰り返し回数は、ＵＩＴを施さないＮｏ．１の試験体と同じレベルである。このように、切欠き部を形成し、脚長ｄ１’、ｄ２’を確保した場合であっても、のど厚の拡大による疲労特性の改善効果が発揮されなかった。
Ｎｏ．８及びＮｏ．１１の試験体では、ガセットプレートに切欠き部を設けず、溶接継手の各寸法が＜１＞式を満たさなかった。更には、ガセットプレート側の脚長ｄ２’も十分ではなかった。そのため、ＵＩＴ処理を施したにもかかわらず、溶接継手の疲労特性を向上させることができなかった。
また、Ｎｏ．９、１０及び１２の試験体では、ガセットプレートに切り欠き部を設けていたが、ガセットプレート側の脚長ｄ２’が上記＜１１＞式を満たさなかった。そのため、溶接継手の疲労特性を向上させることができなかった。【００４１】
Ｎｏ．１１及び１２の試験体では、ガセットプレートの板厚ｔ２に対して脚長ｄ２’が短いため、ガセットプレートの板厚ｔ２に応じたのど厚を得ることができなかった。そのため、のど厚部での応力が高くなり、溶接金属が破断し、Ｎｏ．１１及び１２の試験体のいずれも寿命があまり長くなかった。
上記の試験体に対して、十分な寸法を有する切欠き部をガセットプレートに形成して、隅肉溶接部の寸法（例えば、上記＜１＞式）の条件を満たすように隅肉溶接し、ＵＩＴ処理を施したＮｏ．３及び４の試験体では、表１に示すように溶接継手の疲労特性が格段に向上していることが判る。
Ｎｏ．１３の試験体では、Ｎｏ．３の試験体よりも切り欠き角度θが小さく、初期の切り欠き角度θが４５°より小さい。したがって、溶接ルート部への溶け込みを十分確保するために溶接時間を長くした。その結果、最終的な溶け込み量を十分確保することができ、溶け込み長さｘ’が＜１＞式を満たしており、疲労特性を向上させる効果が見られた。なお、切り欠き角度θが小さい場合には、溶接ルート部への溶け込みを確保するために高い溶接技量と時間とを要する。そのため、切り欠き角度θを適切な範囲に設定することが工業的に好ましい。
Ｎｏ．５の試験体では、十分な寸法の切欠き部及び隅肉溶接部を有している。そのため、ガセットプレートに切欠き部を形成しないＮｏ．２の試験体に比べ、溶接継手の疲労特性が改善した。
Ｎｏ．１４の試験体では、Ｎｏ．１３の試験体とは異なり、切り欠き角度θが７５°を超えている。この試験体では、最終的に溶接により十分に切り欠き部を溶け込ませた。この場合、溶け込み角度θ’が７５°であり、隅肉溶接部の寸法が上記＜１＞式を満たしていた。その結果、溶接継手の疲労寿命の延長効果が見られた。また、Ｎｏ．１４の試験体の溶け込み角度θ’がＮｏ．５の試験体に比べて小さいため、Ｎｏ．１４の試験体の疲労特性は、Ｎｏ．５の試験体よりも高かった。
Ｎｏ．１５の試験体では、溶け込み角度θ’が４５°より小さく、疲労寿命の延長が見られた。Ｎｏ．１３の試験体と同様に、溶け込み角度θ’が小さければ小さいほど良いが、上述のように現実的な溶接による溶け込み量を考慮すると３０°以上であることが好ましい。
Ｎｏ．１６及び１７の試験体は、ベースプレート側の脚長ｄ１’が比較的小さい例である。Ｎｏ．１６の試験体では、隅肉溶接部の寸法が＜１＞式を満たさないため溶接止端部の応力集中が大きくなり、疲労寿命の延長効果が得られなかった。一方、Ｎｏ．１７の試験体では、隅肉溶接部の寸法が＜１＞式を満たしており、溶接継手の疲労特性を向上させる効果が認められた。
また、Ｎｏ．１８の試験体は、溶け込み長さｘ’が比較的小さい例である。この試験体では、隅肉溶接部の寸法が＜１＞式を満たさないため溶接止端部の応力集中が大きくなり、疲労寿命の延長効果が得られなかった。
Ｎｏ．１９の試験体は、切欠き高さａが予定脚長ｄ２及び脚長ｄ２’よりも大きい例である。この試験体では、ガセットプレート側の回し溶接部に溶接金属で覆われない切欠き部が残り、ガセットプレート側の溶接止端部７’から亀裂が発生し、十分な疲労特性が得られなかった。なお、Ｎｏ．１９の試験体では、溶け込み角度θ’（表１中の符号＊）を定義することができないため、溶接止端部７’の代わりに位置Ａを使用して溶け込み角度θ’を評価した。
Ｎｏ．２０の試験体では、Ｎｏ．３及びＮｏ．１３の試験体よりも切り欠き角度θが小さい例である。この試験体では、切り欠き部の先端まで十分な溶け込みを確保することができなかった。しかしながら、溶け込み長さｘ’が＜１＞式を満たしており、疲労特性を向上させる効果が見られた。なお、Ｎｏ．３及びＮｏ．１３の試験体では、Ｎｏ．２０の試験体よりも溶接作業の負担が小さく、容易に溶接ルート部への溶け込みを確保することができた。そのため、切り欠き角度θを適切な範囲に設定することが工業的に好ましい。
これらの結果から、上記条件を満たす溶接継手を作製することにより、溶接継手の疲労特性を大幅に向上させることができることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明によれば、面外ガセットの溶接継手において、効率的に溶接ルート部の溶け込みを深くし、のど厚を大きくすることができるので、溶接ルート部における応力の集中を緩和することができる。したがって、ショットピーニングやＵＩＴ処理のような打撃処理によって溶接止端部の疲労特性を向上させる効果を十分に生かして、面外ガセット溶接継手全体の疲労特性を一層向上させることができる。
【符号の説明】
【００４３】
１    面外ガセット溶接継手（溶接継手）
２    ベースプレート（鋼板）
３    ガセットプレート（鋼板）
４    ガセットプレートの切欠き部（切欠き部）
５    溶接金属
６    溶融線（フュージョンライン）
７    溶接止端部（ベースプレート側の溶接止端部）
７’    溶接止端部（ガセットプレート側の溶接止端部）
８    溶接ルート部
９    隅肉溶接部
１０    回し溶接部
１１    打撃処理痕（超音波衝撃痕）
１２    超音波衝撃処理装置（打撃処理装置）
１３    溶接ルート部から最短距離にある溶接金属表面の位置
Ａ    ガセットプレートの切欠き部の高さ方向端部の位置
Ｂ    ガセットプレートの切欠き部の長手方向端部の位置
Ｃ    切欠き部を形成する前のガセットプレートの長手方向端部（コーナー）
Ｃ’    ガセットプレート側の溶接止端部からベースプレートに下した垂線とベースプレートの表面との交点
Ｃ’’    ガセットプレートの切り欠き位置Ａからベースプレートに下した垂線とベースプレートの表面との交点
Ｓ    ガセットプレートの切り欠き面
ａ    切欠き部の高さ（ｍｍ）
ｘ    切欠き部の長さ（ｍｍ）（切欠き部を形成する前のガセットプレートのベースプレート側端部Ｃから、切欠きを形成した後のガセットプレートのベースプレート側端部Ｂまでの長さ）
ｘ’    溶け込み長さ（ｍｍ）（ガセットプレート側の溶接止端部からベースプレートに下した垂線とベースプレートの表面との交点から溶接ルート部までの長さ）
θ    切欠き角度（°）  （ベースプレートの表面と切欠き面Ｓとの間の角度）
θ’    溶け込み角度（°）（ガセットプレート側の溶接止端部と溶接ルート部とを結ぶ線と、ガセットプレート側の溶接止端部からベースプレートに下した垂線とベースプレートの表面との交点を結ぶ線とがなす角度）
ｄ１    ベースプレート側の予定脚長（ｍｍ）
ｄ２    ガセットプレート側の予定脚長（ｍｍ）
ｄ１’    ベースプレート側の脚長（ｍｍ）
ｄ２’    ガセットプレート側の脚長（ｍｍ）
ｆ    打撃処理痕の深さ（ｍｍ）
ｒ    打撃処理痕の曲率半径（ｍｍ）
ｔ    のど厚
【図１】
2011024784.tif 000004
【図２】
2011024784.tif 000005
【図３】
2011024784.tif 000006
【図４Ａ】
2011024784.tif 000007
【図４Ｂ】
2011024784.tif 000008
【図４Ｃ】
2011024784.tif 000009
【図４Ｄ】
2011024784.tif 000010
【図５】
2011024784.tif 000011
【図６Ａ】
2011024784.tif 000012
【図６Ｂ】
2011024784.tif 000013
【図６Ｃ】
2011024784.tif 000014
【図７Ａ】
2011024784.tif 000015
【図７Ｂ】
2011024784.tif 000016
【図７Ｃ】
2011024784.tif 000017
【図７Ｄ】
2011024784.tif 000018
【図８】
2011024784.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成23年9月1日(2011.9.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースプレートと、このベースプレートの表面から突出し、前記ベースプレートの表面と垂直な方向が板幅ｗの方向であるガセットプレートと、隅肉溶接部と、を備える面外ガセット溶接継手の製作方法であって、
前記ガセットプレートの板長手方向の端部の前記ベースプレート側の一端を切欠いて、前記ガセットプレートの板幅方向の切欠き高さａと前記ガセットプレートの板長手方向の切欠き長さｘと８０°以下の切欠き角度θとを有する切欠き部を形成し；
前記切欠き部を有する前記ガセットプレートの前記板幅ｗの方向の端面と前記ベースプレートの表面とが対向するように前記ガセットプレートを配置し、前記ガセットプレート側の予定脚長ｄ２が前記切欠き高さａ以上になるように隅肉溶接を行って、前記ガセットプレート側の脚長ｄ２’が、前記ガセットプレートの板厚ｔ２の１／３以上であり、かつ、この脚長ｄ２’と前記ベースプレート側の脚長ｄ１’と溶け込み長さｘ’と溶け込み角度θ’とがｘ’＋ｄ１’＞ｄ２’／ｓｉｎθ’を満足する回し溶接部を有する前記隅肉溶接部を形成し；
前記隅肉溶接部のうち、少なくとも前記回し溶接部の前記ベースプレート側の溶接止端部に打撃処理を施す；
ことを特徴とする面外ガセット溶接継手の製作方法。
【請求項２】
前記切欠き角度θが、４５°以上７５°以下であることを特徴とする請求項１に記載の面外ガセット溶接継手の製作方法。
【請求項３】
ベースプレートと、このベースプレートの表面から突出し、前記ベースプレートの表面と垂直な方向が板幅ｗの方向であるガセットプレートと、回し溶接部を有する隅肉溶接部と、を備える面外ガセット溶接継手であって、
前記隅肉溶接部の前記回し溶接部では、前記ガセットプレート側の脚長ｄ２’が、前記ガセットプレートの板厚ｔ２の１／３以上であり、かつ、この脚長ｄ２’と前記ベースプレート側の脚長ｄ１’と前記ガセットプレートの板長手方向の溶け込み長さｘ’と溶け込み角度θ’とが、ｘ’＋ｄ１’＞ｄ２’／ｓｉｎθ’を満足し、かつ、前記隅肉溶接部のうち、少なくとも前記回し溶接部の前記ベースプレート側の溶接止端部に打撃処理痕が形成されている
ことを特徴とする面外ガセット溶接継手。
【請求項４】
前記溶け込み角度θ’が３０°以上７５°以下であることを特徴とする請求項３に記載の面外ガセット溶接継手。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
（１）本発明の一態様に係る面外ガセット溶接継手の製作方法は、ベースプレートと、このベースプレートの表面から突出し、前記ベースプレートの表面と垂直な方向が板幅ｗの方向であるガセットプレートと、隅肉溶接部と、を備える面外ガセット溶接継手の製作方法であって、前記ガセットプレートの板長手方向の端部の前記ベースプレート側の一端を切欠いて、前記ガセットプレートの板幅方向の切欠き高さａと前記ガセットプレートの板長手方向の切欠き長さｘと８０°以下の切欠き角度θとを有する切欠き部を形成し；前記切欠き部を有する前記ガセットプレートの前記板幅ｗの方向の端面と前記ベースプレートの表面とが対向するように前記ガセットプレートを配置し、前記ガセットプレート側の予定脚長ｄ２が前記切欠き高さａ以上になるように隅肉溶接を行って、前記ガセットプレート側の脚長ｄ２’が、前記ガセットプレートの板厚ｔ２の１／３以上であり、かつ、この脚長ｄ２’と前記ベースプレート側の脚長ｄ１’と溶け込み長さｘ’と溶け込み角度θ’とがｘ’＋ｄ１’＞ｄ２’／ｓｉｎθ’を満足する回し溶接部を有する前記隅肉溶接部を形成し；前記隅肉溶接部のうち、少なくとも前記回し溶接部の前記ベースプレート側の溶接止端部に打撃処理を施す。
（２）上記（１）に記載の面外ガセット溶接継手の製作方法では、前記切欠き角度θが、４５°以上７５°以下であってもよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
（３）本発明の一態様に係る面外ガセット溶接継手は、ベースプレートと、このベースプレートの表面から突出し、前記ベースプレートの表面と垂直な方向が板幅ｗの方向であるガセットプレートと、回し溶接部を有する隅肉溶接部と、を備える面外ガセット溶接継手であって、前記隅肉溶接部の前記回し溶接部では、前記ガセットプレート側の脚長ｄ２’が、前記ガセットプレートの板厚ｔ２の１／３以上であり、かつ、この脚長ｄ２’と前記ベースプレート側の脚長ｄ１’と前記ガセットプレートの板長手方向の溶け込み長さｘ’と溶け込み角度θ’とが、ｘ’＋ｄ１’＞ｄ２’／ｓｉｎθ’を満足し、かつ、前記隅肉溶接部のうち、少なくとも前記回し溶接部の前記ベースプレート側の溶接止端部に打撃処理痕が形成されている。
（４）上記（３）に記載の面外ガセット溶接継手では、前記溶け込み角度θ’が３０°以上７５°以下であってもよい。
但し、ガセットプレートの長手方向の断面の端部において、溶け込み長さｘ’は、ガセットプレート側の溶接止端部７’からベースプレートに下した垂線の足である点Ｃ’から溶接ルート部８までの長さである。溶け込み角度θ’は、線分７’８と線分８Ｃ’とがなす角度である。さらに、切欠き高さａは、ベースプレートの表面からガセットプレートの切欠き部の切欠き位置Ａまでの高さである。切欠き長さｘは、切欠き部を形成する前のガセットプレートにおけるベースプレート側の長手方向の端部のコーナーＣから切欠き部を形成した後のガセットプレートにおけるベースプレート側の長手方向の端部の位置Ｂまでの長さである。切欠き角度θは、切欠き部の線分ＡＢと線分ＢＣとがなす角度である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
ガセットプレートの長手方向端面のベースプレート側のコーナー部を切り欠いて、ガセットプレートに切欠き部を設け、このガセットプレートをベースプレートに隅肉溶接して得られた溶接継手では、回し溶接部における溶接ルート部が、ガセットプレートに切欠きを設けない場合の溶接ルート部よりもガセットプレートの長手方向に確実に大きく溶け込み、のど厚を大きくすることが可能となる。さらに、この溶接継手では、溶接ルート部の位置に応じて脚長を調整しているため、ガセットプレート側の脚長とベースプレート側の脚長とを同じ長さで隅肉溶接を行う場合に比べ、のど厚をより大きくすることができる。
このように、従来の溶接継手に比べて回し溶接部におけるのど厚をほぼ２５％以上大きくすることができるため、図６Ａに示すように、回し溶接部への応力の集中が緩和され、溶接ルート部からの疲労破壊を防止し、面外ガセット溶接継手の回し溶接部の疲労強度を大幅に向上させることが可能となる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
以下、本発明を具体的に説明する。
図１は、図４Ｂにおける面外ガセット溶接継手１のガセットプレート３の板長手方向の縦断面、すなわち、図４ＢのＡ−Ａ視断面を示す模式図であり、溶接止端部７への打撃処理を施す前の状態を示している。図２は、図４ＤのＢ−Ｂ視断面を示す模式図であり、溶接止端部７に打撃処理を施して打撃処理痕が形成された状態を示している。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
図１及び図２において、次のように溶接金属５における各点及び各寸法を定義する。ベースプレート２側の溶接止端部７の位置を点７、ガセットプレート３側の溶接止端部７’の位置を点７’、溶接ルート部８の位置を点８、ガセットプレート３側の溶接止端部７’から溶接前のベースプレート２の表面（線分７８）へ下した垂線の足を点Ｃ’と定義する。また、溶接後の溶接ルート部８と点Ｃ’との距離を溶け込み長さｘ’（ｍｍ）、線分７’８と線分８Ｃ’とがなす角度を溶け込み角度θ’（°）、線分７Ｃ’の大きさをベースプレート２側の脚長ｄ１’（ｍｍ）、線分７’Ｃ’の大きさをガセットプレート３側の脚長ｄ２’（ｍｍ）と定義する。なお、脚長を点Ｃ’から隅肉溶接の止端（溶接止端部７、７’）までの距離と定義している。後述するように、溶接条件、脚長などの条件を変えて切欠き部４を設けたガセットプレート３をベースプレート２に隅肉溶接して、図１に示すような溶接継手１を製作した。この溶接継手１の回し溶接部１０の溶接止端部７’に超音波打撃処理を施したのち、疲労試験によって図２に示すような溶接継手１の疲労特性を調査した。また、ベースプレート２側の脚長ｄ１’（ｍｍ）、ガセットプレート３側の脚長ｄ２’（ｍｍ）、溶け込み角度θ’（°）、溶け込み長さｘ’（ｍｍ）のそれぞれと疲労特性との関係を調査した。なお、回し溶接部１０は、回し溶接によって形成される溶接部とガセットプレートの板長手方向の端面に形成される溶接部とからなる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
図４Ａ〜４Ｄは、本実施形態の面外ガセット溶接継手の製作方法の手順を模式的に説明する部分斜視図である。面外ガセット溶接継手１は、ベースプレート２（板厚ｔ１（ｍｍ））とベースプレート２の表面上に隅肉溶接されたガセットプレート３（板厚ｔ２（ｍｍ））とを備える。なお、ベースプレート２の表面に垂直な方向（ベースプレート２の板厚ｔ１の方向）と、ガセットプレート３の板幅ｗの方向（高さ方向）とが一致している。また、ガセットプレート３の板幅ｗの方向と板厚ｔ２の方向とに直交する方向がガセットプレート３の板長手方向（以下、長手方向という）である。この長手方向の端面における板厚ｔ２と同じ方向の辺（隅）を含む部分がガセットプレート３のコーナー部である。
本実施形態の面外ガセット溶接継手において、矩形のガセットプレート３には、そのベースプレート２側のコーナー部（角隅部）が高さ（板幅ｗ）方向に切り欠かれた切欠き部４が形成されている（図４Ａ）。この切欠き部４は、ベースプレート２に対向するガセットプレート３のコーナー部からガセットプレート３の高さ方向（ガセットプレート３の板幅ｗ方向）にａ（ｍｍ）、かつベースプレート２に対向するガセットプレート３のコーナー部からガセットプレート３の長手方向（ガセットプレート３の長手方向の中心に向かう方向）にｘ（ｍｍ）の寸法を有する。
切欠き部４を有するガセットプレート３の板幅ｗの方向の端面とベースプレート２の表面とが対向するようにガセットプレートがベースプレート２上に配置される。その後、切り欠き部４を有するガセットプレート３は、ベースプレート２に隅肉溶接される。その結果、ガセットプレート３がベースプレート２と対向する面の周囲（４辺近傍）に隅肉溶接部９が形成され、この隅肉溶接部９のうち、ガセットプレート３の長手方向の端部（図４Ｂに示されるガセットプレート３の右側の端部）の周りには、回し溶接部１０が形成される（図４Ｂ）。このように形成された隅肉溶接部９のうち、少なくとも回し溶接部１０の溶接止端部７、７’の近傍に、例えば超音波衝撃処理装置１２により、疲労特性を改善させる打撃処理を施す（図４Ｃ）。その結果、溶接止端部７、７’に打撃処理痕１１が形成される（図４Ｄ）。
【手続補正書】
【提出日】平成24年2月20日(2012.2.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースプレートと、このベースプレートの表面から突出し、前記ベースプレートの表面と垂直な高さ方向が板幅ｗの方向であり、前記板幅ｗの方向と板厚ｔ２の方向とに直交する方向が板長手方向である板状のガセットプレートと、隅肉溶接部と、を備える面外ガセット溶接継手の製作方法であって、
前記ガセットプレートの板長手方向の端部の前記ベースプレート側の一端を切欠いて、前記ガセットプレートの板幅方向の切欠き高さａと前記ガセットプレートの板長手方向の切欠き長さｘと８０°以下の切欠き角度θとを有する切欠き部を形成し；
前記切欠き部を有する前記ガセットプレートの前記板幅ｗの方向の端面と前記ベースプレートの表面とが対向するように前記ガセットプレートを配置し、前記ガセットプレート側の予定脚長ｄ２が前記切欠き高さａ以上になるように隅肉溶接を行って、前記ガセットプレート側の脚長ｄ２’が、前記ガセットプレートの板厚ｔ２の１／３以上、前記ガセットプレートの板幅ｗ以下であり、かつ、この脚長ｄ２’と前記ベースプレート側の脚長ｄ１’と溶け込み長さｘ’と溶け込み角度θ’とがｘ’＋ｄ１’＞ｄ２’／ｓｉｎθ’を満足する回し溶接部を有する前記隅肉溶接部を形成し；
前記隅肉溶接部のうち、少なくとも前記回し溶接部の前記ベースプレート側の溶接止端部に打撃処理を施す；
ことを特徴とする面外ガセット溶接継手の製作方法。
【請求項２】
前記切欠き角度θが、４５°以上７５°以下であることを特徴とする請求項１に記載の面外ガセット溶接継手の製作方法。
【請求項３】
ベースプレートと、このベースプレートの表面から突出し、前記ベースプレートの表面と垂直な高さ方向が板幅ｗの方向であり、前記板幅ｗの方向と板厚ｔ２の方向とに直交する方向が板長手方向である板状のガセットプレートと、回し溶接部を有する隅肉溶接部と、を備える面外ガセット溶接継手であって、
前記隅肉溶接部の前記回し溶接部では、前記ガセットプレート側の脚長ｄ２’が、前記ガセットプレートの板厚ｔ２の１／３以上、前記ガセットプレートの板幅ｗ以下であり、かつ、この脚長ｄ２’と前記ベースプレート側の脚長ｄ１’と前記ガセットプレートの板長手方向の溶け込み長さｘ’と溶け込み角度θ’とが、ｘ’＋ｄ１’＞ｄ２’／ｓｉｎθ’を満足し、かつ、前記隅肉溶接部のうち、少なくとも前記回し溶接部の前記ベースプレート側の溶接止端部に打撃処理痕が形成されている
ことを特徴とする面外ガセット溶接継手。
【請求項４】
前記溶け込み角度θ’が３０°以上７５°以下であることを特徴とする請求項３に記載の面外ガセット溶接継手。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
（１）本発明の一態様に係る面外ガセット溶接継手の製作方法は、ベースプレートと、このベースプレートの表面から突出し、前記ベースプレートの表面と垂直な高さ方向が板幅ｗの方向であり、前記板幅ｗの方向と板厚ｔ２の方向とに直交する方向が板長手方向である板状のガセットプレートと、隅肉溶接部と、を備える面外ガセット溶接継手の製作方法であって、前記ガセットプレートの板長手方向の端部の前記ベースプレート側の一端を切欠いて、前記ガセットプレートの板幅方向の切欠き高さａと前記ガセットプレートの板長手方向の切欠き長さｘと８０°以下の切欠き角度θとを有する切欠き部を形成し；前記切欠き部を有する前記ガセットプレートの前記板幅ｗの方向の端面と前記ベースプレートの表面とが対向するように前記ガセットプレートを配置し、前記ガセットプレート側の予定脚長ｄ２が前記切欠き高さａ以上になるように隅肉溶接を行って、前記ガセットプレート側の脚長ｄ２’が、前記ガセットプレートの板厚ｔ２の１／３以上、前記ガセットプレートの板幅ｗ以下であり、かつ、この脚長ｄ２’と前記ベースプレート側の脚長ｄ１’と溶け込み長さｘ’と溶け込み角度θ’とがｘ’＋ｄ１’＞ｄ２’／ｓｉｎθ’を満足する回し溶接部を有する前記隅肉溶接部を形成し；前記隅肉溶接部のうち、少なくとも前記回し溶接部の前記ベースプレート側の溶接止端部に打撃処理を施す。
（２）上記（１）に記載の面外ガセット溶接継手の製作方法では、前記切欠き角度θが、４５°以上７５°以下であってもよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
（３）本発明の一態様に係る面外ガセット溶接継手は、ベースプレートと、このベースプレートの表面から突出し、前記ベースプレートの表面と垂直な高さ方向が板幅ｗの方向であり、前記板幅ｗの方向と板厚ｔ２の方向とに直交する方向が板長手方向である板状のガセットプレートと、回し溶接部を有する隅肉溶接部と、を備える面外ガセット溶接継手であって、前記隅肉溶接部の前記回し溶接部では、前記ガセットプレート側の脚長ｄ２’が、前記ガセットプレートの板厚ｔ２の１／３以上、前記ガセットプレートの板幅ｗ以下であり、かつ、この脚長ｄ２’と前記ベースプレート側の脚長ｄ１’と前記ガセットプレートの板長手方向の溶け込み長さｘ’と溶け込み角度θ’とが、ｘ’＋ｄ１’＞ｄ２’／ｓｉｎθ’を満足し、かつ、前記隅肉溶接部のうち、少なくとも前記回し溶接部の前記ベースプレート側の溶接止端部に打撃処理痕が形成されている。
（４）上記（３）に記載の面外ガセット溶接継手では、前記溶け込み角度θ’が３０°以上７５°以下であってもよい。
但し、ガセットプレートの長手方向の断面の端部において、溶け込み長さｘ’は、ガセットプレート側の溶接止端部７’からベースプレートに下した垂線の足である点Ｃ’から溶接ルート部８までの長さである。溶け込み角度θ’は、線分７’８と線分８Ｃ’とがなす角度である。さらに、切欠き高さａは、ベースプレートの表面からガセットプレートの切欠き部の切欠き位置Ａまでの高さである。切欠き長さｘは、切欠き部を形成する前のガセットプレートにおけるベースプレート側の長手方向の端部のコーナーＣから切欠き部を形成した後のガセットプレートにおけるベースプレート側の長手方向の端部の位置Ｂまでの長さである。切欠き角度θは、切欠き部の線分ＡＢと線分ＢＣとがなす角度である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
その結果、切欠き部を設けたガセットプレートを用いた溶接継手では、ガセットプレート側の脚長が小さいと、図６Ｃに示すようにのど厚部に大きな応力が流れ、ガセットプレート３側の溶接止端部７’付近から疲労き裂が発生したり、溶接ルート部８から疲労き裂が発生したりして溶接金属５を貫通することがある。そのため、疲労特性を向上させる点からガセットプレート側の脚長を小さくすることは、好ましくないことが判明した。このため、さらにガセットプレート側の脚長について検討した結果、溶接金属ののど厚部を流れる応力を低下させるためにガセットプレート側の脚長ｄ２’を、ガセットプレートの板厚ｔ２の１／３以上にすることによって、疲労特性が大幅に向上することが判った。
このため、本実施形態においては、ガセットプレート側の脚長ｄ２’は、ガセットプレートの板厚ｔ２の１／３以上である。本実施形態の面外ガセット溶接継手において、ガセットプレートの板厚によってガセットプレート側の脚長を決定することにより、のど厚部での応力集中を緩和することができる。そのため、溶接止端部７への打撃処理による疲労特性の改善効果が有効に発揮され、溶接継手の疲労特性を大幅に向上させることができる。なお、ガセットプレートの寸法を考慮すると、脚長ｄ２’は、ガセットプレートの板幅ｗ以下となる。また、ガセットプレートの板厚ｔ２は、ｔ２≦３ｄ２’≦３ｗとなる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
面外ガセット溶接継手は、図４Ａ〜４Ｄに示されるように、通常、ガセットプレートの高さ方向の長さ（板幅ｗ）が板厚方向の長さ（板厚ｔ２）以上である形状（ｔ２≦ｗ）を有していることが多い。すなわち、板幅方向の端面がベースプレートの板面と対向するようにガセットプレートを配置し、この端面の周り（四辺）をベースプレートに隅肉溶接して図４Ａ〜４Ｄに示されるような形状の面外ガセット溶接継手を形成している。そのため、図４Ａ〜４Ｄに示されるような形状の面外ガセット溶接継手を例として説明する。
なお、本実施形態において、ガセットプレートの形状は、図４Ａ〜４Ｄで示されるような形状（ｔ２≦ｗ）に限定されない。例えば、ガセットプレートの形状が図５に示されるような形状（ｔ２＞ｗ）であってもよい。すなわち、ガセットプレートの高さ方向の長さ（板幅ｗ）が板厚方向の長さ（板厚ｔ２）よりも小さい形状であってもよい。
また、回し溶接部は、切欠き部を有するガセットプレートのコーナー部に形成される。ここでは、説明を簡潔にするために、ガセットプレートの長手方向の端部に形成される回し溶接部を例として説明する。なお、ガセットプレートの板厚ｔ２は、ｔ２≦３ｄ２’≦３ｗとなる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2011024784.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成24年7月17日(2012.7.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
ベースプレートと、このベースプレートの表面から突出し、前記ベースプレートの表面と垂直な高さ方向が板幅ｗの方向であり、前記板幅ｗの方向と板厚ｔ２の方向とに直交する方向が板長手方向であり、前記板長手方向の端部の前記ベースプレート側の一端に切欠き部が設けられた板状のガセットプレートと、回し溶接部を有する隅肉溶接部と、を備え、
前記隅肉溶接部の前記回し溶接部では、前記ガセットプレートの前記板長手方向の端部における前記切欠き部の全部が前記隅肉溶接部の溶接金属によって覆われており、前記ガセットプレート側の脚長ｄ２’が、前記ガセットプレートの板厚ｔ２の１／３以上、前記ガセットプレートの板幅ｗ以下であり、かつ、この脚長ｄ２’と前記ベースプレート側の脚長ｄ１’と前記ガセットプレートの板長手方向の溶け込み長さｘ’と溶け込み角度θ’とが、ｘ’＋ｄ１’＞ｄ２’／ｓｉｎθ’を満足し、かつ、前記隅肉溶接部のうち、少なくとも前記回し溶接部の前記ベースプレート側の溶接止端部に打撃処理痕が形成されている
ことを特徴とする面外ガセット溶接継手。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
（３）本発明の一態様に係る面外ガセット溶接継手は、ベースプレートと、このベースプレートの表面から突出し、前記ベースプレートの表面と垂直な高さ方向が板幅ｗの方向であり、前記板幅ｗの方向と板厚ｔ２の方向とに直交する方向が板長手方向であり、前記板長手方向の端部の前記ベースプレート側の一端に切欠き部が設けられた板状のガセットプレートと、回し溶接部を有する隅肉溶接部と、を備え、前記隅肉溶接部の前記回し溶接部では、前記ガセットプレートの前記板長手方向の端部における前記切欠き部の全部が前記隅肉溶接部の溶接金属によって覆われており、前記ガセットプレート側の脚長ｄ２’が、前記ガセットプレートの板厚ｔ２の１／３以上、前記ガセットプレートの板幅ｗ以下であり、かつ、この脚長ｄ２’と前記ベースプレート側の脚長ｄ１’と前記ガセットプレートの板長手方向の溶け込み長さｘ’と溶け込み角度θ’とが、ｘ’＋ｄ１’＞ｄ２’／ｓｉｎθ’を満足し、かつ、前記隅肉溶接部のうち、少なくとも前記回し溶接部の前記ベースプレート側の溶接止端部に打撃処理痕が形成されている。
（４）上記（３）に記載の面外ガセット溶接継手では、前記溶け込み角度θ’が３０°以上７５°以下であってもよい。
但し、ガセットプレートの長手方向の断面の端部において、溶け込み長さｘ’は、ガセットプレート側の溶接止端部７’からベースプレートに下した垂線の足である点Ｃ’から溶接ルート部８までの長さである。溶け込み角度θ’は、線分７’８と線分８Ｃ’とがなす角度である。さらに、切欠き高さａは、ベースプレートの表面からガセットプレートの切欠き部の切欠き位置Ａまでの高さである。切欠き長さｘは、切欠き部を形成する前のガセットプレートにおけるベースプレート側の長手方向の端部のコーナーＣから切欠き部を形成した後のガセットプレートにおけるベースプレート側の長手方向の端部の位置Ｂまでの長さである。切欠き角度θは、切欠き部の線分ＡＢと線分ＢＣとがなす角度である。
【国際調査報告】
2011024784.tif 000021
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